分子遗传学笔记
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物质集中到它自身的不同梯度中。在同一种密度梯度离心条件下，沉降系数大表示易沉淀，则具有较高的超螺旋。鉴定DNA超螺旋的手段。
第二章染色体、基因组和基因
一、原核生物和真核生物
真核生物：有完整的细胞结构；遗传物质集中在有核膜包围着的细胞核中与特殊的蛋白质相结合形成染色体结构
原核生物：没有真正的核结构；遗传物质存在于整个细胞之中，以裸露的核酸分子存在，不形成染色体结构，也常被称为染色体
噬菌体和病毒：是一种超分子的亚细胞生命形式，繁殖必须在寄主体内进行，遗传机制与其寄主密切相关
二、基因组大小与C值矛盾
基因组（genome): 一个物种的单倍体的染色体的数目
C值（C value）：即单倍体基因组的DNA总量。它是每一种活生物的一个性质。
C值矛盾（C值佯谬，C value paradox）：人们无法用已知功能来解释基因组的DNA含量，所以产生了C值矛盾：与预期的编码蛋白质基因数量相比，基因组DNA含量过多；一些物种间的复杂性变化范围并不大，但C值却很大。三、原核生物染色体及其基因
一个染色体即一个核酸分子（DNA或RNA）大多数为双螺旋结构，少数以单链形式存在；大多数为环状，少数为线状
E.Coli 基因结构特点：功能上相关的几个结构基因前后相连，再加上一个共同的调节基因和一组共同的控制位点即启动子和操作子在基因转录时协同动作（操作元形式）。蛋白质基因通常以单拷贝的形式存在。RNA基因通常是多拷贝的。不同基因的启动子和操作子DNA序列不同，实现表达的精细调节
结构基因：编码蛋白质的特定DNA序列，常为单拷贝。
调节基因：一类对其它基因的活性进行调节或限制的基因。
操纵子(元）：功能上相关的几个结构基因相连，由一个共同的调节基因和一组共同的控制位点即启动子（promoter）和操纵基因（operator，也称操作子）。在基因表达时协调作用。这种基因表达调控结构组成一个单元，称为操纵子（也称为操纵元，Operon）。调控子：一个调节基因的产物能同时调控几个非相邻的结构基因的表达。
操纵子的不同结构基因是相邻的。而调控子的结构基因位于同一染色体的不同部位或不同染色体。
可读框: DNA中具有潜在编码蛋白质氨基酸的核苷酸序列。
编码区：DNA中对应于蛋白质中氨基酸序列的核苷酸序列。
转录单位：包括转录的启动子及其上游的其它调控区域、基因本身和转录的终止序列。
间隔区：位于结构基因间不被转录的DNA片段。包括一些复制、转录、翻译过程的调控区段。
2、噬菌体
单链环状DNA, 长5,386 bp，共有11个基因，3个mRNA，翻译11种蛋白质重叠基因和基因内基因。其基因组是一长48502bp 的双链DNA分子，在
噬菌体颗粒内，该DNA为一线状双链分子，当
进入宿主细胞后，其互补单链粘端通过碱基配
对而结合，形成环状分子。
编码基因：必要基因，非必要基因。
四、真核生物的染色体
真核生物染色体的化学组成：DNA： 27%,一
条染色体只包含有一个DNA分子；RNA： 6%
蛋白质：66% （组蛋白和非组蛋白）
1、染色体的结构等级：
DNA+组蛋白；核小体(Nucleosome)；染色质
(Chromatin)；染色体(Chromosome)；染色质→
染色体，被压缩8000-10000倍
四级结构: 核小体-螺线体-超螺线体-染色单体
常染色质；异染色质；组成型异染色质：DNA
序列不转录,如卫星DNA；兼性异染色质：雌
性个体中的一个X染色体染色质(chromatin)：
200bpDNA+组蛋白八聚体(H2A, H2B, H3, H4)
+ H1；核小体：染色体的基本结构单位核小体
的组装：H3和H4先形成四聚体，一个锁芯样
结构，70-80bp DNA缠绕其上形成一圈螺旋，
然后H2A和H2B形成异二聚体，结合于四聚体
的两个侧面，各异二聚体与30-40bp DNA 结合
各产生半圈螺旋，最后H1与DNA结合锁住核
小体的进出口。
2．着丝粒（Centromere）
功能：保证染色体分裂的完整性、连续性、两
极分离性
结构：特殊DNA序列，大多数着丝粒中含
110bp的AT富集保守区，在其两侧是高度保守
的序列（成分Ⅰ和成分Ⅱ）
特征：着丝粒的DNA特殊，称 -DNA，人类
有由171bp重复单元所组成的500kb DNA区
段。
不同物种的着丝粒中DNA序列不同，同种生物
不同染色体的着丝粒结构也有差别。
3．粒端（telomere）
线性DNA分子末端特化了的序列，是特殊的
二级结构。端粒的DNA由许多短的正向重复
序列组成。5’端总是在富含C的链上，3’端则
在富含G的链上。具有一条单链末端，总是富
含G的链，即带有3’端。端粒DNA单链末端不
被核酸外切酶及单链特异性的内切核酸酶所识
别。
端粒、着丝粒和DNA复制起点构成了染色体
的不可缺少的三要素。
五、真核生物基因组序列特征
1．真核生物DNA复性动力学
DNA复杂性为最长的没有重复序列的
DNA核苷酸对数目。可通过E.coli DNA 作为标
准对被测DNA进行复杂性的计算：X＝ 4.2×
106bp×样品DNACot1/2(观察可得)/E.coli
DNACot1/2（已知）真核DNA的复杂性大于原
核DNA.从Cot曲线可见原核的Cot曲线都呈“S”
形。跨度一般分布2个数量级，表明原核DNA
都是单一序列。真核生物DNA复性跨越7－8个
数量级，复性可分为三个组分，每个组分代表
基因组中不同复杂性的序列第一相：快复性组
分，约占25％，Cot＝10－4～2×10－2，
Cot1/2 =0.0013
第二相：中间复性组分，占30％，Cot＝0.2～
100，Cot1/2 =1.9
第三相：慢复性组分，占45％，Cot＝80～
10000，Cot1/2 =630
Cot: 单链起始浓度和保温时间的乘积
Cot1/2: 即复性一半时DNA总浓度和时间乘积
2、单一序列、重复序列及卫星DNA
根据复性动力学研究结果可将真核DNA分为4
种：
单一序列：非重复序列
轻度重复序列：在基因组中有2～10个拷贝，
组蛋白基因、tRNA基因
中度重复序列：在基因组中有10～几百个拷贝
一般不编码蛋白质，在基因调控中发挥作用
高度重复序列：拷贝数几百～几百万，如
rRNA 基因。
原核生物含完全不重复DNA，低等真核大部分
为非重复，重复组分不超过30％,基本为中度
重复，高等真核中近一半为中度或高度重复。
真核DNA的四种类型并非在每一生物中都存
在。多倍体植物中没有非重复序列。螃蟹基因
组中没有中度重复。
基因组大小和非重复DNA在低等简单的生物中
有正比关系。即基因组增加，非重复DNA长度
增加。当基因组大小在3.0×109bp以上时，基
因组增加，非重复DNA组分不增加，只是重复
组分增加。
高度重复序列：
切成数百个碱基的片段进行超速离心，会在主
要的DNA带的上面有一个次要的DNA带相伴
随。这就是卫星DNA,由长串联重复序列组
成。一般对应于染色体上的异染色质区,位于
着丝点区域。
小卫星DNA(minisatellite DNA) ：
由中等大小的串联重复序列组成。位于染色体
末端区域，也可分散存在，一般不转录；有一
个基本的核心序列（GGGCAGGAXC）。
另一类小卫星DNA是端粒DNA，主要有串联
重复单位TTAGGG组成。
微卫星DNA(microsatellite DNA)
重复单位多为二核苷酸，也有少量三核苷酸和
四核苷酸，分散存在于基因组中，可作为基因
的标记。
小卫星DNA和微卫星DNA可用于分子标记
六．真核生物的基因
1. 割裂基因和重叠基因
基因不连续，即为割裂基因（interrupted
gene）
指基因的编码序列在DNA分子上不是连续排列
的，而是被不编码的序列所隔开
外显子（外元，exon）：编码的序列（对应于
mRNA序列,基因两端起始和结束都是外显
子）。
内含子(内元, intron）：不编码的序列（在成
熟mRNA中消失）
割裂基因的特性：
1、外显子广泛存在于各种生物不同的基因
中，编码蛋白质基因、rRNA、tRNA.
2、真核生物大多数是割裂基因，古细菌中少
见，真细菌中没有。
3、外显子排列顺序和其在成熟mRNA中排列
顺序相同
4、某种割裂基因在所有组织中都具有相同的
内含子成分
5、内含子通常在所有的可读框中都含有无义
密码子，一般无编码功能
外显子与生物进化：
基因内含子之间的亲缘关系远不如外显子
之间的关系密切，内含子突变后不影响蛋白质
的结构，外显子突变后影响蛋白质结构被自然
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选择淘汰，而表现内含子在进化过程中变化较大、较快，内含子就避免了选择压力而自由积累。
外显子是保守的，而内含子变化很大，基因长度的变化主要决定于内含子
某些DNA序列编码一个以上的蛋白
外显子的选择性剪接可产生不同的mRNA，产生重叠基因。外显子和内含子相对而言存在。外显子的选择性剪接可产生不同的mRNA，产生重叠基因。
2. 基因家族和基因簇
基因家族（gene family）:来源相同，结构相似，功能相关的一组基因,家族成员有序列相
关性。但相关程度和组织形式不同。
基因家族成员分布在特定染色体区域。也可分散存在于同一染色体。甚至不同的染色体
基因簇（gene cluster）:家族成员紧密成簇排列成大段的串联重复单位，并位于特定的染色体区域内，称为gene cluster,血红蛋白基因家族
串联重复基因和基因家族的区别
串联重复基因各成分间有高度的序列一致性甚至完全相同,以同一基本单位进行重复。
基因家族各成员的差别较大，以各自为基本单元重复拷贝数较高，常有几十～几百个。基因家族拷贝数不高。非转录的间隔区短而一致。基因家族各成员的非转录的间隔长短不一. tRNA（4S基因)
小分子，75～90个核苷酸，20余种氨基酸约由40余种tRNA。酵母tRNA，长约140kb，有内含子，但各内含子没有序列的共同性。串联成堆排列，间隔区较大，重复基因的起源：
滚环模型，不等交换，突然复制假说
3、细胞器基因
叶绿体、线粒体含有DNA，环状、非重复。同一线粒体或叶绿体内含有相同环状DNA。
均编码自身所需的某些蛋白质及rRNA、tRNA。其余所需的蛋白质均由核基因编码。叶绿体、线粒体的膜不允许核酸的通过。其合成的rRNA，mRNA和tRNA只能在细胞器内行使功能，进行翻译，合成系统是细胞器专用的。
线粒体基因组呈母系遗传方式受精卵中线粒体基因组几乎都来自卵子在减数分裂过程中，卵子的线粒体DNA分子完全随机地分配到两个子代细胞中
人类线粒体基因组
双链环状DNA
基因排列高度紧凑，总长为16,569bp，约93％的顺序参与基因的编码
DNA两条链的碱基组成差异很大：
重链（H 链）富含鸟嘌呤
轻链（L 链）富含胞嘧啶
细胞内的数目：数千拷贝
第三章DNA 复制 DNA replication
一、复制概况
1、半保留复制(Semiconservative replication)
复制时以解开的双链DNA中的一条链作为模板,通过碱基互补配对原则合成另一条新链,由新
合成的子链与母链组成一新的DNA双链,其序列与母双链完全相同.
DNA复制的可能方式:分散复制，半保留，全保留1958, Meselson和Stahl用实验证明了DNA 的半保留复制机制
2、制起点复、复制子、方向和方式复制起点(Ori, O): 复制是在DNA分子的特定位
点开始的,这一位点被称为复制起点. 一般富含
AT序列。
复制起点的数目原核生物染色体通常只有一个
复制起点，复制从起点开始，进行到终点结
束，完成整个DNA分子的复制。（一个复制单
元）
真核生物染色体DNA的复制是从多个位点（多
个复制起点），一个DNA分子上具有多个复制
单元。
复制子(replicon)：复制从起始到结束的DNA单
位称为一个复制子，是基因组中能独立进行复
制的单位。
在每个细胞分裂周期中，每个复制子只启动一
次。复制子中含有复制需要的控制元件。在复
制的起始位点具有原点，在复制的终止位点具
有终点（Terminus)
复制方向
? 复制可能是单向的，也可能是双向的。这是
由从原点形成一个或两个复制叉决定的。
? 复制叉(Replication fork)：复制发生的位点，
是双链分开的复制起点位置。复制叉从Ori开
始沿着DNA移动。一个复制叉：复制时复制叉
移动产生单向复制
? 二个复制叉：复制时相背向移动，产生双向
复制
大多数生物DNA都是以双向等速方式进行复制
? 双向复制时复制叉的移动不对称单核苷酸是
在3‘端加上，复制方向或链的延伸方向：5’→
3’
复制方式
复制叉式(θ复制)：在复制原点产生复制叉，
双链环状DNA的复制叉式类似“θ”，又称θ复
制。
滚环式(Rolling circle): DNA双链环的一条链断
裂，5’端和特定的蛋白质相连，而在3’端不断
由DNA聚合酶催化向前延伸，以未切断的一条
环链为模板进行合成。老环中另一条亲链的5’
端不断抛出，似一个环在滚动。类似“δ”，又
称“δ”复制，被抛出的链到一定长度时则开始
复制其互补链。
3、DNA复制的半不连续性
半不连续复制模型：DNA双链中一条链的复制
合成是连续的，另一条链是不连续的。
1968年由冈崎等人提出：模板链（5’→3’）仍
按碱基互补，但从反方向合成多个5′→3′DNA
片段（冈崎片段），约长1000-2000核苷酸。
合成的方向和复制叉移动的方向相反。以3’-5’
链作为模板合成的DNA为先导链（leading
strand）
以5’-3’ 链作为模板合成的DNA为后随链
4、DNA聚合酶与DNA聚合反应
DNA复制是由DNA聚合酶以四种核苷三磷酸
为前体负责催化完成的。
Kornberg （ 1957 ）首次发现DNA 聚合酶Ⅰ
（polⅠ），以后又发现DNA聚合酶Ⅱ（pol
Ⅱ）和DNA聚合酶Ⅲ（polⅢ）poly(核苷酸)n-
OH3’+dNTP →poly(核苷酸)n+1-OH3’+ppi
二、复制体系
? 多种酶和蛋白质（E.coli中有30多种）参与
DNA的复制。与复制有关的酶和蛋白质称为复
制体系(Replisome)。
? 双链DNA的复制是一个涉及酶活动的复杂的
聚合反应过程，可分为起始、延伸和终止三个
不同的阶段。
.1、DNA复制体系的鉴定
_利用条件致死突变体研究与复制有关的基因
温度条件致死突变体：
? 快停突变体：当温度升高，复制立即停止，
其基因产物是DNA链的延伸及冈崎片段的起始
和连接所需的酶，与DNA延伸所需的酶和蛋白
质有关。
? 慢停突变体：当温度升高，可完成当前复
制，但不能开始新一轮的复制，其基因产物与
复制起始有关。
蛋白质鉴定方法：纯化、重建、突变
Proteins in DNA Replication：
1. DNA解旋酶（DNA Helicases） -
2. 单链结合蛋白（DNA single-stranded binding
proteins，SSB蛋白）
3. DNA拓扑异构酶(DNA Topoisomerase)
4. DNA Polymerase - DNA Polymerase I (Pol I)
was the first enzyme discovered with polymerase
activity, and it is the best characterized enzyme.
Although this was the first enzyme to be
discovered that had the required polymerase
activities, it is not the primary enzyme involved
with bacterial DNA replication. That enzyme is
DNA Polymerase III (Pol III). Three activities are
associated with DNA polymerase I;
5. 引发酶（Primase） The requirement for a free
3' hydroxyl group is fulfilled by the RNA primers
that are synthesized at the initiation sites by these
enzymes.
6. DNA 连接酶（DNA Ligase）
DNA复制是由DNA聚合酶以四种核苷三磷酸
为前体负责催化完成的。
DNA polymerases are enzymes that synthesize a
daughter strand(s) of DNA (under direction from
a DNA template). May be involved in repair or
replication. DNA replicase is a DNA-synthesizing
enzyme required specifically for replication.
Repair of damaged DNA can take place by repair
synthesis, when a strand that has been damaged is
excised and replaced by the synthesis of a new
stretch. It can also take place by recombination
reactions, when the duplex region containing the
damaged is replaced by an undamaged region
from another copy of the genome.
DNA polymerases are the enzymes that make
DNA
Semiconservative replication synthesizes two new
strands of DNA.
Repair synthesis replaces a damaged strand of
DNA.
DNA synthesis occurs by adding nucleotides to
the 3’-OH end of the growing chain, so that the
new chain is synthesized in the 5’-3’ direction.
The precursor for DNA synthesis is a nucleoside
triphosphate, which loses the terminal two
phosphate groups in the reaction.
三种E.coli DNA聚合酶:
? DNA聚合酶I: polA 基因编码, 103 KD单链多
肽，参与损伤DNA的修复，在半保留复制中起
辅助作用。
? DNA聚合酶II: 12KD单链多肽，在损伤DNA
的修复中具有一定作用。
? DNA聚合酶III: 多亚基组成的蛋白质，是大
肠杆菌中真正的DNA复制酶。
真核生物DNA聚合酶
α: synthesis of lagging strand.
β: DNA repair.
δ: synthesis of leading strand.
ε: DNA repair.
3、DNA聚合酶引物
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自发脱嘌呤和嘧啶：
DNA自发水解使嘌呤碱和嘧啶碱从DNA的磷酸脱氧核糖骨架上脱落下来。
DNA氧化损伤：
细胞呼吸副产物H2O2，产生胸腺嘧啶乙醇、胸苷乙二醇。活性氧使DNA上形成氧化碱基
二、物理因素引起的损伤
1、紫外线引起的DNA损伤：
DNA分子易吸收一定波长的紫外线，使一条链两个相邻的嘧啶以共价键产生嘧啶二聚体：两个T、两个C或T和C之间都能产生，从而导致DNA局部变性。
2、电离辐射：
直接效应：辐射对DNA直接沉积能量，引起理化改变
间接效应：辐射对DNA周围的环境成分（如水）中沉积能量，使碱基损伤或碱基脱落而引起DNA改变严重时发生链断裂：
双链断裂（double-strand break,DSB）
单链断裂（single-strand break,SSB）
三、化学因素引起的DNA损伤
1、烷化剂对DNA的损伤
2、碱基类似物
第二节DNA修复
一、切除修复
碱基切除修复Base excision repair (BER)
专一的DNA糖苷酶识别损伤碱基，切除碱基与糖苷间N－糖苷键，留下一个无嘌呤或嘧啶（AP）位点，AP核酸内切酶在此切开磷酸二脂键，核酸外切酶（5‘－3’）切去磷酸残基DNA聚合酶修补缺口
核苷酸切除修复Neucleotide excision repair (NER)：
当DNA链上相应位置的核苷酸发生损伤，导致双链之间无法形成氢键，由核苷酸切除修复系统负责进行修复。
内切核酸酶在其他多种酶的帮助下在损伤部位两边各切除一定数量的核苷酸，真核25～
30nt，原核12nt，损伤的DNA被切除而留下一个缺口切除过程结束后由相应的DNA聚合酶合成正确的DNA单链，最后由DNA连接酶相连，完成修复
二、直接（回复）修复
可简单地将损伤的碱基回复到原来的状态，包括：
去甲基: O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(MGMT)的直接修复. MGMT从O6-甲基鸟嘌呤上把甲基直接转移到酶的半胱氨酸残基上，使碱基去甲基后回复为原DNA状态。此过程后修复酶失活。每个修复酶仅用一次。
光复活酶修复：主要修复UV导致的嘧啶二聚体，具有高度专一性。
单链断裂修复：DNA连接酶催化DNA单链的5’-P和3’-OH形成磷酸二脂键。光复活酶识别嘧啶二聚体，通过生色基团吸收篮光，吸收的能量转移给FAD辅助因子，被激活的FADH （还原型黄素腺嘌呤二核苷酸）通过电子转移引发二聚体的裂解，恢复为原来的单聚体形态，同时酶脱落。
三、错配修复
错配碱基存在于DNA链中，合成的新DNA双链中有不配对的碱基。
该修复系统通过一种能识别亲链和子链的机制，以亲链上的信息为模板进行修复，从子链中去除错配碱基。细胞通过甲基化作用识别不配对的碱基，识别
的基础是甲基化，即通过对亲链的甲基化而新
合成的子链非甲基化来区分亲链和新合成的子
链。非甲基化链是错误修复的目标链
基本过程：识别、切除和修补
四、双链断裂修复（DSB）
发生在体细胞重组和转座的生理条件下，主要
过程：
把末端接到一起、切齐、按需要产生3’-OH和
5’-P末端、然后连接两个片断。
五、限制和修饰系统
限制系统是细菌内的核酸内切酶识别外来DNA
或损伤部位，并将他们切除或由其他酶参与修
复损伤DNA。
Ⅰ类限制性核酸内切酶
? EcoK和EcoB为代表
? 三种亚基组成（S、R、M）R亚基负责限
制，M亚基负责甲基化，S亚基负责识别靶序
列，R和M亚基的作用相互排斥。限制酶和甲
基化酶各作为一个亚基存在于酶中，一个完整
酶有两种功能。
六、重组修复（recombination-repair）
在复制后起作用，又称后复制修复和挽回系统
DNA复制时对TT二聚体不复制，留下一个缺
口，产生的子代双链中有一条链损伤，另一条
有一段长的空缺，而另一双链的2条子链则正
常。
七、SOS系统
损伤DNA或抑制E.Coli复制的手段会引起一系
列综合表现型改变而称为SOS反应。由RecA和
LexA抑制物相互作用而引起。
? SOS系统的酶只有在DNA损伤后才出现，表
现为修复损伤DNA的能力增强，允许新生的
DNA链越过TT二聚体，保真度下降。
? 正常情况下SOS系统是关闭的。
第三节基因突变
基因突变（mutation）：生物体基因组中DNA
发生可以遗传的改变
突变体（mutant）：携带突变基因的个体或群
体（株/系）
野生型：没有发生突变的基因和性状，用“＋”
表示，Arg+
突变型：发生突变个体所表现的性状，用“—”
表示，Arg1
按碱基突变类型可分为：
碱基替换（base substitution）
插入（insertion）
缺失（deletion）
3、突变分类
根据突变原因：
自发突变—自发突变体
诱发突变—诱发突变体
根据突变位置：
单点突变：一个碱基的变化(替换、插入、缺
失)
多点突变：2对碱基以上
根据突变效应：
同义突变：不改变基因产物的序列，中性
无义突变：突变为终止密码子
错义突变：导致基因产物的序列改变
对功能无影响
改变基因功能
有害的或致死的
3、突变分类
对环境的敏感性：
条件型突变（conditionded mutation）
温度敏感突变体
非条件型突变
突变的方向性：
正向突变
反向突变（回复突变）
回复突变：
突变体通过第二次突变可恢复野生型
第二次突变抑制了原先突变体的表现而和最初
的野生型相同，抑制突变
第二次突变抑制了从野生型到突变体的效应，
如该突变发生在正向突变的基因内，就是基因
内回复，如该突变发生在其他基因内，就是基
因间回复
4、基因突变的后果
（1）功能丧失
（2）功能获得
基因在发育过程中的错误时期、错误组织对错
误信号的反应，或异常高水平表达，表现显
性。
（3）癌症发生
人体中每个基因每代突变发生率为10－5～10
－7? 癌基因（oncogene）可增强细胞的增殖，
正常的非突变体基因为原癌基因
肿瘤抑制基因
基因产物可抑制细胞增殖。突变后则丧失其功
能，参与细胞周期的调控，Ts基因增变基因
负责维持染色体组的完整性和信息传递的保真
度，不参与细胞周期调控，突变后导致DNA的
不完全复制或修复，癌细胞有不正常的核型正
常细胞转变为恶性肿瘤要有三类基因参与
癌基因发生突变的机制：
? 基因放大：癌细胞大多含有多拷贝的正常癌
基因。结肠癌，肺癌。
点突变：p21蛋白参与G蛋白信号传导
染色体易位：染色体片段的易位产生新的嵌合
基因。(chr9-chr22),慢性骨髓性白血病
转座：基因座转位到活性染色质区而激活，异
常高水平表达。淋巴癌
第五章转录
第一节转录概况
转录：以DNA为模板，在依赖于DNA的
RNA聚合酶催化下，以4种rNTP为原料合成
RNA的过程。包括RNA链的起始、延伸和终
止三个过程。转录产生一条与DNA模板链互
补的RNA，它的序列与编码链一致。
一、DNA双链与其转录产物(RNA链)的关系
正义链(编码链)：非转录模板的DNA单链
反义链(模板链) ：作为模板转录的DNA单链
正(+)链：单链DNA病毒所含的DNA。(正义
链)
负(-)链：单链DNA为模板所复制互补的链，
再由此互补链为模板转录形成RNA。（反义
链）
正链RNA病毒：基因组RNA能作为mRNA
或与mRNA相似的RNA病毒。
负链RNA病毒：基因组RNA进入寄主细胞后
通过RNA复制，并以此为模板产生出互补链
作为mRNA的RNA病毒。
转录从启动子(promoter)的特殊序列开始，
到终止子(terminator)结束，这样的一段DNA
称为一个转录单位(transcription unit).一个转
录单位就是一段以一条单链RNA分子为表达
产物的DNA片段，可包含一条以上的基因。
二、转录单位
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A transcription unit is a sequence of DNA transcribed into a singleRNA
三、转录方向和速度
转录的方向5‘—3’, 37 ℃下，E.coli中以40bp/秒的速度合成,和翻译速度（15aa/秒）相同，比DNA复制要慢（800bp/秒）
四、RNA合成的酶学过程
转录是在RNA聚合酶的催化下进行的，转录的基本特征：
RNA前体是四种核糖核苷三磷酸（rNTP），RNA链的生长方向是5′→3′转录单位内仅一条DNA链为模板，以碱基互补原则进行RNA的合成，由RNA聚合酶催化RNA的形成，不需引物，能起始一条新链的合成。
第二节RNA聚合酶
原核生物RNA聚合酶
1、E.coli RNA聚合酶的结构
? α亚基：可能参与全酶的组装及全酶识别启动子，无明确的转录功能，在启动子的识别中有一定的作用，rpoA基因编码。
? β亚基：RNA聚合酶催化中心，有2个结构域分别负责转录的起始和延伸，rpoB基因编码。可以和模板DNA、RNA和核苷酸底物相结合。
? β’亚基：可能负责酶与模板DNA的结合，rpoC基因编码。
σ因子：最常见的是70，启动子识别中的关键因子，使RNA聚合酶与启动子特异结合。细胞内哪条链被转录、转录起点的选择和亚基有关。
一种E.coli RNA聚合酶可以负责三种
RNA(mRNA, tRNA, rRNA)的转录
2、RNA聚合酶结构和功能的复杂性
σ因子与核心酶在转录中各个点被重复使用
只有全酶才能起始转录
σ因子在RNA链合成了8-9个碱基后释放,离开负责延伸的核心酶. 核心酶能在DNA模板上合成RNA,但不能在正确的位点起始
3、RNA聚合酶是如何找到启动子序列的? ? RNA聚合酶结合到启动子上的速率极快,所以不可能是靠随机扩散而结合的; 可能随机地结合到DNA的某个位点上,然后快速地滑动并替代结合的DNA,直到发现启动子序列
? σ因子在细胞中的含量很多,可以供细胞内1/3的RNA聚合酶组装成全酶
? 约有一半左右含有核心酶的RNA聚合酶从事转录，在一个细胞中大约有7000个酶分子,其中有2000-5000个参与RNA的合成.
核心酶具有与DNA的非特异性结合能力,称为松弛型结合,结合常数为1011L/mol,半衰期为60分钟,这种结合是DNA的磷酸基团与蛋白质的碱性基团间的非特异性吸附作用.
? 全酶与DNA的非特异性结合下降至结合常数为107L/mol,半衰期在1秒以下,而与启动子的结合能力大提高,结合常数为1014L/mol,半衰期长达几个小时.
? 全酶与不同启动子间的结合力相差较大, 可有6个数量级上的差别. 可能与σ因子有关.
σ逆因子与核心酶之间的可结合：只有全酶才能起始转录
σ因子通常在RNA链合成了8-9个碱基后释放,离开负责延伸的核心酶.
核心酶能在DNA模板上合成RNA,但不能在正确的位点起始保证转录起始与延伸对聚合酶的要求核心酶对DNA有很高的内源亲和力，
当新生的RNA存在时，这种亲和力增加。
二、真核生物RNA聚合酶
转录起始需要RNA聚合酶和转录因子
真核生物中三种RNA的合成分别需要不同的
RNA聚合酶（I、II、III）
真核生物和原核生物的mRNA转录有一
个显著的区别，即真核生物启动子的起始涉及
许多蛋白质因子（转录因子）
转录起始时在识别启动子过程中起主要作用
的是转录因子而不是RNA聚合酶本身
对于真核生物RNA聚合酶功能，都是先由
转录因子结合到启动子上形成一种结构，以此
为RNA聚合酶提供所识别的靶标。
真核生物RNA聚合酶由多个亚基组成
CTD：羧基端结构，II型所特有
线粒体和叶绿体中的RNA聚合酶分子量较
小，与细菌中的RNA聚合酶更相似：
基因组小
只要负责少量基因的转录
转录的控制机制可能也相对简单
第三节启动子
? 启动子(promoter)：DNA分子上被RNA聚合
酶识别并结合形成转录起始复合物的区域,它
还包括一些调节蛋白因子(转录因子)结合的序
列。
? 启动子是控制转录起始的序列,并决定着某个
基因的表达强度。
? 启动子内的保守序列(Consensus sequence)是
聚合酶与其它DNA结合蛋白的结合位点。
? 原核生物和真核生物启动子结构存在差异，
同一生物内不同基因启动子序列经常不一致而
表现序列差别，由此在一定程度上决定了该基
因表达的强弱。研究启动子结构与功能的方
法：
序列比较：同源性强的序列（保守序列）
启动子序列突变：足迹法（Footprinting): 缺
失
碱基修饰（替换）：不同启动子序列结构的比
较
一、原核生物的启动子
1、原核生物启动子的结构
转录起始点-10区， -35区
-10与-35区间的距离
（1）转录起始点：多数情况下（>90%）为嘌
呤，常见序列为CAT，其中A为转录起始
点。
（2）-10区序列（Pribnow box）
一般位于转录起始点上游-18～-9区，具6bp
保守序列，大多为TATAAT，一般序列为
T80A95T45A60A50T96，中心位于转录起始点上游
－10bp处；在几乎所有启动子中均存在，是
RNA聚合酶的牢固结合点，又称为结合位
点，或称为解链区。
（3）-35区序列（ Sextama box）
转录起始点上游-35bp处，又称-35序列，一般
序列，T82T84G78A65C54A45
是RNA聚合酶初始结合位点，依靠σ亚基识别
该点，又称为识别位点；该区域是启动子强弱
的决定因素。
RNA聚合酶在此处识别后才移动结合到-10
区，RNA聚合酶一旦和-10序列结合，σ亚基
就从识别位点上释放出来。
（4）-10与-35区间距离
? Pribnow框和Sextama框之间的距离对转录效
率十分重要，两者之间为17bp时效率最高。
天然启动子的距离大多为15～20bp（90%的原
核生物启动子为16-18bp)。
并不是所有的启动子都具有典型的结构，有些
启动子缺少其中某一结构；
转录起始点左右（包括下游）的碱基也可影响
转录的起始，如+1至+30bp的转录区序列可影
响
RNA聚合酶对启动子的清除（escape)，从而
影响启动子的强度。RNA聚合酶本身并不足
以与启动子结合，还需要其他的辅助因子（转
录因子）
乳糖操纵子Cap位点
启动子上游具有2个Cap位点：
位点I：在-70－-50bp处，含一个反向重复序
包列，强结合位点。
位点II：在-50－-40bp处，是弱结合位点.
一旦位点II被占据，RNA聚合酶就很快与-35
序列结合，然后与-10序列结合。
E.coli在含有乳糖和葡萄糖的培养基上则优先
利用葡萄糖。
当培养基内缺少葡萄糖时，腺苷酸环化酶将
ATP转变为cAMP，cAMP与其受体蛋白CRP
结合形成复合物，该复合物再与启动子上的
Cap位点结合。结合后使DNA发生90°的弯
曲，增加了RNA聚合酶与启动子的结合，提
高转录效率50倍。
cAMP的受体蛋白CRP是一个转录因子。
E.coli在含有乳糖和葡萄糖的培养基上则优先
利用葡萄糖。
当培养基内缺少葡萄糖时，腺苷酸环化酶将
ATP转变为cAMP，cAMP与其受体蛋白CRP
结合形成复合物，该复合物再与启动子上的
Cap位点结合。结合后使DNA发生90°的弯
曲，增加了RNA聚合酶与启动子的结合，提
高转录效率50倍。
当葡萄糖存在时，腺苷酸环化酶活性下降，
cAMP不能形成。CRP就不能与之结合，从而
也不能与CAP位点结合，RNA聚合酶和启动
子不结合，从而使乳糖操纵子不被激活，转而
利用葡萄糖为碳源，不利用乳糖
2、RNA聚合酶与启动子的结合
二、真核生物的启动子结构
真核生物的启动子结构和RNA聚合酶的种类
有关，每一种RNA聚合酶都有自己的启动子
结构：三种聚合酶对应三种启动子类型：– I
型：rRNA基因
– II 型：蛋白质基因
– III型：tRNA基因
1、RNA聚合酶Ⅰ的启动子
转录rRNA(3种): 启动子位于转录起始点上游
28s rRNA: 5000nt
18s rRNA: 2000nt
5.8s rRNA: 160nt
三种rRNA的基因（rDNA)成簇存在，共同转
录在一个转录产物（ 13000nt ）上，位于核
仁中，然后加工为3种rRNA.
RNA聚合酶I的启动子的结构：
? 核心启动子序列：转录起始点的上游-45－
+20bp区
? 上游调控元件(UCE)：-180－-107bp区, 提高
转录效率。
? 两个区域内的碱基富含GC,两者有85%的同
源性。
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高级分子遗传学复习题 1、概念解释： PDT 噬菌体展示技术（phage displayed technology，PDT）是将外源蛋白或多肽与噬菌体外壳蛋白融合，展示在噬菌体表面并保持特定的空间构象，利用特异性亲和作用以筛选特异性蛋白或多肽的一项新技术。该技术将基因型与表型、分子结合活性与噬菌体的可扩增性结合在一起，是一种高效的筛选新技术。目前已成功应用于抗原表位分析，单抗筛选，蛋白质功能拮抗多肽或模拟多肽的确定等。 DNA shuffling 将不同品系具有不同突变位点的基因(1～6kb)或同一家族的基因混合，用DNase I酶切构成随机DNA 片段库(Pool)。用此库样品为模板、以小分子引物进行PCR扩增，一些随机模板得到扩增，由于片段间存在同源性，在退火过程中常出现模板转换(switch)，从而有可能出现集多种突变点于一个基因上的DNA分子，可从多种多样的重组分子中筛选出有用基因。 卫星RNA(satellite RNA) 类病毒(viroids)和拟病毒(virusoids)中类病毒是有侵染性并能独立作用的RNA分子，没有任何蛋白质外壳。拟病毒在构成上与类病毒类似，但是被植物病毒包装，与一个病毒基因组包被在一起。拟病毒不能独立复制，需要病毒帮助其复制。有时拟病毒又称为卫星RNA(satellite RNA)。 交换固定(crossover fixation) 指某一基因簇中的突变通过不等交换趋向扩展到整个基因簇的现象。结果突变的基因要么被淘汰，要么占据全部原来相同基因的位置。 分子伴侣(chaperone) 一种能诱导靶蛋白质形成特定构象使其正确组装的蛋白质。 空转反应(idling reaction) 当空载tRNA进入A位点时,核糖体产生pppGpp 和ppGpp, 诱发应急型反应。 AARS：（氨酰-tRNA合成酶） 催化氨基酸和tRNA2‘或3’－OH共价连接的酶。根据氨基酸序列，可将AARS分为I、II型两组。I 型：Arg、Gln、Glu、Ile、Leu、Trp、Tyr、Val、Cys-RS，其余为II型。I 型RS含有HIGH签名序列(His-Ile-Gly-His)和KMSKS(Lys-Met-Ser-Lys-Ser)序列，使AA结合在3'A的2'-OH上，可以在2'、3'之间移动。II型RS无签名序列，而有3个保守基序。 RNAi/RNAq（RNA干扰、RNA压制） 转录后基因沉默广泛存在于各种生物中，在植物中被称为转录后基因沉默(PTGS)，在动物中被称为RNA 干扰(RNA interference, RNAi)，在真菌中则被称为RNA压制(RNA quelling，RNAq)。尽管叫法不同，但都具有相似机制，都启动一种特殊的RNA降解过程。 酸性面条(negative noodle)
2014分子遗传学复习 一、名词解释 1、结构基因（Structural gene）：可被转录形成mRNA，并进而翻译成多肽链，构成各种结构蛋白质，催化各种生化反应的酶和激素等。 2、调节基因（Regulatory gene）：指某些可调节控制结构基因表达的基因，合成阻遏蛋白和转录激活因子。其突变可影响一个或多个结构基因的功能，或导致一个或多个蛋白质（或酶）量的改变。 3、基因组(genome)：基因组（应该）是整套染色体所包含的DNA分子以及DNA 分子所携带的全部遗传指令。或单倍体细胞核、细胞器或病毒粒子所含的全部DNA或RNA。 4、C值悖理(C-v a l u e p a r a d o x)：生物基因组的大小同生物在进化上所处的地位及复杂性之间无严格的对应关系，这种现象称为C值悖理(C——value paradox)。 N值悖理（N-v a l u e p a r a d o x）：物种的基因数目与生物进化程度或生物复杂性的不对应性，这被称之为N（number of genes）值悖理(N value paradox)或G（number of genes）值悖理。 5、基因家族(gene family)：由同一个祖先基因经过重复(duplication)与变异进化而形成结构与功能相似的一组基因，组成了一个基因家族。 6、孤独基因（orphon）：成簇的多基因家族的偶尔分散的成员称为孤独基因（orphon) 。 7、假基因(pseudogene): 多基因家族经常包含结构保守的基因，它们是通过积累突变产生，来满足不同的功能需要。在一些例子中，突变使基因功能完全丧失，这样的无功能的基因拷贝称为假基因，经常用希腊字母表示 8、①卫星DNA（Satellite DNA）：是高等真核生物基因组重复程度最高的成分，由非常短的串联多次重复DNA序列组成。 ②小卫星DNA(Minisatellite DNA) ：一般位于端粒处，由几百个核苷酸对的单元重复组成。 ③微卫星DNA (Microsatellite DNA)：由2－20个左右的核苷酸对的单元重复成百上千次组成。 ④隐蔽卫星DNA(cryptic satellite DNA)：用密度梯度离心分不出一条卫星带，但仍然存在于DNA主带中的高度重复序列 9、DNA指纹(DNA fingerprints)：小卫星DNA是高度多态性的，不同个体，各自不同。但其中有一段序列则在所有个体中都一样，称为“核心序列”，如果把核心序列串联起来作为探针，与不同个体的DNA进行分子杂交，就会呈现出各自特有的杂交图谱，它们和人的手纹一样，具有专一性和特征性，因个体而异，因而称为“DNA指纹”。 10、超基因(super gene) ：是指真核生物基因组中紧密连锁的若干个基因座，它们作用于同一性状或一系列相关性状。 超基因家族（supergene family）：是DNA序列相似，但功能不一定相关的若干个单拷贝基因或若干组基因家族的总称。 11、单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)：主要是指基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA顺序多态性。它是人类可遗传变异中最常见的一种，占所有已知多态性的90％以上。 12、遗传标记（Genetic marker）：可示踪染色体、染色体片段、基因等传递轨
分子遗传学考试复习 题
《分子遗传学》考试复习题 一、选择题 1、DNA分子超螺旋盘绕组蛋白八聚体（ A ）圈 A、1.75 B、2 C、2.75 D、3 2、在真核生物基因表达调控中，（ B ）调控元件能促进转录的速率。 A、衰减子 B、增强子 C、repressor D、TATA box 3、原核生物RNA聚合酶识别的启动子位于（A ） A、转录起始点上游 B、转录起始点下游 C、转录终点下游 D、无一定位置 4、植物雄性不育与下列（ B ）有关 A、叶绿体 B、线粒体 C、核糖体 D、高尔基体 5、染色体的某一部位增加了自身的某一区段的染色体结构变异称为( D )。 A、缺失 B、易位 C、倒位 D、重复 6、合成多肽链的第一个氨基酸是由起始密码子决定的。细菌的起始密码子一般 为（B）。 A、 ATG B、AUG C、UAA D、UGA 7、真核生物蛋白质合成的的起始密码子是（ D ）。 A、 ATG B、UGA C、UAA D、AUG 8、下列哪些密码子不是终止密码子（ A ） A、 AUG B、UAA C、UAG D、UGA 9、人的ABO血型受一组复等位基因IA、IB、i控制，IA和IB对i都是显性，IA与IB为共显性。一对夫妻血型均为AB型，则其所生子女的血型不可能是( A )。√ A. O型 B. A型 C. B型 D. AB型 10、通常把一个二倍体生物配子所具有的染色体称为该物种的( B )。√ A. 一个同源组 B. 一个染色体组 C. 一对同源染色体 D. 一个单价体 11、某双链DNA分子中，A占15%，那么C的含量为（C） A、15% B、25% C、35% D、45%
《分子生物学大（综合）实验》课程介绍 课程代码（学校统一编制） 课程名称分子生物学大（综合）实验 英文名称MolecularBiologyBigExperiment 学分：3修读期：第七学期 授课对象：生物科学、生物技术 课程主任：姓名、职称、学位 关洪斌，副教授，博士 课程简介 21世记是生命科学的世记,而分子生物学是带动生命科学的前沿科学。分子生物学是在生物大分子水平上研究细胞的结构、功能及调控的学科,在现代生物学学科发展中的重要性与不容置疑的带头作用是众所周知的。许多重大的理论和技术问题都将依赖于分子生物学的突破。随着分子生物学研究工作的不断深入,相关实验技术方法和技术日新月异的发展。为了适应分子生物学研究工作日益发展的需要,满足培养从事现代生物学研究,尤其是进行分子生物学研究的人才的需要,特设置分子生物学大（综合）实验课程。本课程的教学目标和基本要求是使学习者基本掌握分子生物学实验技术的基本原理和方法,教学内容包括TRIZOL试剂盒提取RNA、RNA质量的检测、RT-PCR和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测cDNA。通过本实验可提高学生的动手能力和创造性思维能力,较好地掌握分子生物学实验操作和技能，为今后独立进行科研工作打下坚实基础。 实践教学环节（如果有） 实验内容包括TRIZOL试剂盒提取RNA、RNA质量的检测、RT-PCR和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测cDNA。 课程考核 实验报告 指定教材 自编 参考书目 1.分子生物学实验指导高等教育出版社施普林格出版社，1999 2.彭秀玲,袁汉英等.基因工程实验技术.湖南科学技术出版社,1997 3.吴乃虎.基因工程原理(上下册).科学出版社,1998 4.F.奥斯伯等著:颜子颖,王海林译.分子克隆实验指南(第二版).科学出版社,1998 5.J.萨姆布鲁克等著:金冬雁,黎孟枫等译.精编分子生物学实验指南.科学出版社,1993
分子遗传学复习题 名词解释： DNA甲基化（DNA methylation）:是指由DNA甲基化转移酶介导，催化甲基基团从S-腺苷甲硫氨酸向胞嘧啶的C-5位点转移的过程。 ENCODE计划(The Encyclopedia of DNA Elements Project)：即“DNA元件百科全书计划”，简称ENCODE 计划，是在完成人类基因组全序列测定后的2003年9月由美国国立人类基因组研究所（National Human Genome Research Institute，NHGRI）组织的又一个重大的国际合作计划，其目的是解码基因组的蓝图，鉴定人类基因组中已知的和还不知功能的多个物种的保守序列等在内的所有功能元件。ENCODE计划的实施分为3个阶段：试点阶段（ a pilot phase）、技术发展阶段（a technology development phase）和生产阶段（a producttion phase）。 gRNA (guide RNA)：既指导”RNA(gRNA，guide RNA)，能通过正常的碱基配对途径，或通过G—U配对方式与mRNA上的互补序列配对，指导编辑的进行。 GT--AG规律（GT-AG rule）：真核生物所有编码蛋白质的结构基因，其RNA前体在内含子和外显子交界处有两个较短的保守序列，内含子的左端均为GT，右端均为AG，此规律称GT-AG规律。 miRNA：即小RNA，长度为22nt左右，5′端为磷酸基团、3′端为羟基。miRNA广泛存在于真核生物中，不具有开放阅读框架，不编码蛋白质，其基因的转录产物是发夹状结构，在RNaseⅢ酶切后以双链形式存在，是近几年在真核生物中发现的一类具有调控功能的非编码 RNA，它们主要参与基因转录后水平的调控。 RNA编辑(RNA editing) :是指通过碱基修饰、核苷酸插入或删除以及核苷酸替换等方式改变RNA的碱基序列的转录后修饰方式。 RNA诱导的沉默复合体（RNA Induced Silencing Complex，RISC）：与siRNA结合后可识别并切断mRNA。 RNA指导的DNA甲基化（RNA Directed DNA Methylation RDDM）：活性RISC进入核内，指导基因发生DNA的甲基化。 密码子摆动假说（wobble hypothesis）：密码子的第1，2位核苷酸（5’→3’）与反密码子的第2，3核苷酸正常配对；密码子的的第3位与反密码子的第1位配对并不严谨，当反密码子的第1位为U时可识别密码子第3位的A或G，而G则可识别U或C，I（次黄嘌呤）可识别U或C或A。 比较基因组学（comparative genomics）：是一门通过运用数理理论和相应计算机程序，对不同物种的基因组进行比较分析来研究基因组大小和基因数量、基因排列顺序、编码序列与非编码序列的长度、数量及特征以及物种进化关系等生物学问题的学科。 表观遗传变异（epigenetic variation）:基因的碱基序列未发生改变，而是由于DNA甲基化，组蛋白的乙酰化和RNA编辑等修饰导致基因活性发生了变化，使基因决定的表型发生变化，且可遗传少数世代，但这种变化是可逆的。 超基因家族（supergene family）：是DNA序列相似，但功能不一定相关的若干个单拷贝基因或若干组基因家族的总称。 沉默子（silencer）：一种转录负调控元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。特点很象增强子，但不增强转录，而是减弱转录，故称负增强子。 代谢组学(metabolomics)：是对某一生物或细胞在一特定生理时期内所有低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新学科。 端粒(telomere)：是由独特的DNA序列及相关蛋白质组成的线性真核染色体的末端结构，它具有防止末端基因降解、染色体末端间的粘连和稳定染色体末端及其精确复制等功能。 反向遗传学（reverse genetics）：是从改变某个感兴趣的基因或蛋白质入手，然后去寻找相关的表型变化。 反转座子（retroposon）或“反转录转座子（retrotransposon）”:先转录为RNA再反转录成DNA 而进行转座的遗传元件。 核酶（ribozyme）:具有催化活性的RNA, 即化学本质是核糖核酸(RNA), 却具有酶的催化功能。核酶的作用底物可以是不同的分子, 有些作用底物就是同一RNA分子中的某些部位。 核心启动子（core promoter）：是指在体外测定到的由RNA polⅡ进行精确转录起始所要求的最低限度的一套DNA序列元件。 化学基因组学(chemogenomics)：它是作为后基因组时代的新技术,是联系基因组和新药研究的桥梁和纽带。它指的是使用对确定的靶标蛋白高度专一的小分子
第一章
公元前4000年，伊拉克 的古代巴比伦石刻上记 载了马头部性状在５个 世代的遗传。
浙江大学
绪
论
第一节 遗传学研究的对象 和任务
遗传学第一章
1
浙江大学
遗传学第一章
2
1．遗传学的研究内容： 1．遗传学的研究内容：
(1).是研究生物遗传和变异的科学： 遗传学与生命起源和生物进化有关。 (2).是研究生物体遗传信息和表达规律的科学： 解决问题：物种 代代相传； 性状 遗传。 (3).是研究和了解基因本质的科学： 遗传物质是什么？ 遗传物质 性状？
浙江大学 遗传学第一章 3
∴ 遗传学是一门涉及生命起源和生物进化的理论科学， 同时也是一门密切联系生产实际的基础科学，直接指导 医学研究和植物、动物、微生物育种。
浙江大学
遗传学第一章
4
2．遗传和变异的概念： 2．遗传和变异的概念：
(1)．遗传(heredity)：亲子间的相似现象。 “种瓜得瓜、种豆得豆” (2)．变异(variation)：个体之间的差异。 “母生九子，九子各别” (3)．遗传和变异是一对矛盾。 (4)．遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的 三大因素： 遗传 + 变异 + 自然选择 遗传 + 变异 + 人工选择 形成物种 动、植物品种
自然选择
人工选择
(5)．遗传和变异的表现与环境不可分割。
浙江大学 遗传学第一章 5 浙江大学 遗传学第一章 6
3．遗传学研究的对象： 3．遗传学研究的对象：
以微生物(细菌、真菌、病毒)、
植物和动物以及人类为对象，研究其 遗传变异规律。
4．遗传学研究的任务： 4．遗传学研究的任务：
(1)．阐明：生物遗传和变异现象 (2)．探索：遗传和变异原因 (3)．指导：动植物和微生物育种 表现规律； 物质基础 内在规律；
提高医学水平。
浙江大学
遗传学第一章
7
浙江大学
遗传学第一章
8
第二节
遗传学的发展
一、现代遗传学发展前
浙江大学
遗传学第一章
9
浙江大学
遗传学第一章
10
1．遗传学起源于育种实践：
人类 生产实践 遗传和变异 选择
2. 18世纪下半叶和19世纪上半叶期间，拉马克和达尔文对
生物界遗传和变异进行了系统的研究： (1)．拉马克（Lamarck J. B., 1744~1829）： ①．环境条件改变是生物变异的根本原因； ②．用进废退学说和 获得性状遗传学说 如长颈鹿、家鸡翅膀。
育成优良品种。
浙江大学
遗传学第一章
11
浙江大学
遗传学第一章
12
1 绪论 1.1 分子生物学的基本概念 ①分子生物学---广义：在分子水平上研究生命现象，或用分子的术语描述生物现象的学科。 狭义：核酸与蛋白质水平上研究基因的复制，基因的表达（包括RNA转录、蛋白质翻译），基因表达的调控以及基因的突变与交换的分子机 制。 ②序列假说：核酸片段的特异性，完全由其碱基序列决定，而且这种序列是一种蛋白质氨 基酸的密码 ③中心法则：DNA的遗传信息经RNA一旦进入蛋白质，也就不可能再行输出。 ④三大原则：Ⅰ、构成生物大分子的单体是相同的； Ⅱ、生物大分子单体的排列决定了不同生物性状的差异和个体特征； Ⅲ、所有生物遗传信息表达的中心法则是相同的 ⑤分子生物学是研究细胞内大分子的结构、功能和相互作用特点和规律，并通过这些规律认识生命现象的一门科学。 1.2 分子生物学的发展简史 ①细胞学说： （1）以下3点是必修一上的内容： a细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所组成。 b细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。 c新细胞可以从老细胞中产生。 （2）以下7点是百度到的内容： a.细胞是有机体，一切动植物都是由单细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成； b.所有细胞在结构和组成上基本相似； c.新细胞是由已存在的细胞分裂而来； d. 生物的疾病是因为其细胞机能失常； e. 细胞是生物体结构和功能的基本单位； f 生物体是通过细胞的活动来反映其功能的； g. 细胞是一个相对独立的单位，既有他自己的生命，又对于其他细胞共同组成的整体的生命起作用。 ②正向遗传学：在不知道基因化学本质的前提下，仅依靠表型突变体在世代间的传递规律来研究基因的特征和染色体上的位置，描述基因突变和染色体的改变，分析它们对生物形态和生理特征所产生的效应。 ③反向遗传学：通过转基因办法来确定某一基因的功能。 ④George Beadle和Edward Tatum提出“一个基因一个酶”假说 Avery围绕肺炎链球菌的成就第一个动摇了“基因是蛋白质”的理念，为“DNA是遗传物质”的理论建立奠定了基础 Chargaff 法则：A+C=T+G Nirenberg在一周内破解了第一个遗传密码：UUU——苯丙氨酸 Jacob和Monod发现乳糖操纵子模型 Pardee，Jacob，Monod命名的“Pa-Ja-Mo”实验结果证明：基因通过一种RNA严格地控制着蛋白质的合成。这种RNA被命名为“信使RNA”
一、名词解释 1.分配常数：又称分配系数，是指一种分析物在两种不相混合溶剂中的平衡常数。 2.多肽链的末端分析：确定多肽链的两末端可作为整条多肽链一级结构测定的标志，分为氨基端分析和羧基端分析。 3.连接酶：指能将双链DNA中一条单链上相邻两核苷酸连接成一条完整的分子的酶。 4.预杂交：在分子杂交实验之前对杂交膜上非样品区域进行封闭，用以降低探针在膜上的非特异性结合。 5.反转录PCR：是将反转录RNA与PCR结合起来建立的一种PCR技术。首先进行反转录产生cDNA,然后进行常规的PCR反应。 6.稳定表达：外源基因转染真核细胞并整合入基因组后的表达。 7.基因敲除：是指对一个结构已知但功能未知或未完全知道的基因，从分子水平上设计实验，将该基因从动物的原基因组中去除，或用其它无功能的DNA片断取代，然后从整体观察实验动物表型，推测相应基因的功能。 8.物理图谱：人类基因组的物理图是指以已知核苷酸序列的DNA片段为“路标”，以碱基对(bp，kb，Mb)作为基本测量单位(图距)的基因组图。 9.质谱图：不同质荷比的离子经质量分析器分开后，到检测器被检测并记录下来，经计算机处理后所表示出的图形。 10.侧向散射光：激光束照射细胞时，光以90度角散射的讯号，用于检测细胞内部结构属性。
11.离子交换层析：是以离子交换剂为固定相，液体为流动相的系统中进行的层析。 12.Edman降解：从多肽链游离的N末端测定氨基酸残基的序列的过程。 13.又称为限制性核酸内切酶(restriction endonuclease)：是能够特异识别双链DNA序列并进行切割的一类酶。 14.电转移：用电泳技术将凝胶中的蛋白质，DNA或RNA条带按原位转移到固体支持物，形成印迹。 15.多重PCR：是在一次反应中加入多对引物，同时扩增一份模板样品中不同序列的PCR 过程。 16.融合表达: 在表达载体的多克隆位点上连有一段融合表达标签（Tag），表达产物为融合蛋白（有分N端或者C端融合表达），方便后继的纯化步骤或者检测。 17.同源重组：发生在DNA同源序列之间，有相同或近似碱基序列的DNA分子之间的遗传交换。 18.遗传图谱又称连锁图谱(linkage map)，它是以具有遗传多态性的遗传标记为“路标”，以遗传学距离为图距的基因组图。 19.碎片离子：广义的碎片离子为由分子离子裂解产生的所有离子。 20.前向散射光：激光束照射细胞时，光以相对轴较小角度向前方散射的讯号用于检测细胞等离子的表面属性，信号强弱与细胞体积大小成正比。 21.亲和层析:利用共价连接有特异配体的层析介质分离蛋白质混合物中能特异结合配体的目的蛋白或其他分子的一种层析法。(利用分子与其配体间特殊的、可逆性的亲和结合
分子生物学实验技术 目录 实验一细菌的培养 2 实验二质粒DNA的提取 3 实验三紫外吸收法测定核酸浓度与纯度 4 实验四水平式琼脂糖凝胶电泳法检测DNA 5 实验五质粒DNA酶切及琼脂糖电泳分析鉴定 7 实验六植物基因组DNA提取、酶切及电泳分析 8 实验七聚合酶链反应（PCR）技术体外扩增DNA 9 实验八 RNA提取与纯化 11 实验九 RT-PCR扩增目的基因cDNA 13 实验十质粒载体和外源DNA的连接反应 15 实验十一感受态细胞的制备及转化 16 实验十二克隆的筛选和快速鉴定 18 实验十三 DNA分析——Southern杂交 19 一基本操作 实验一、细菌培养 实验二、质粒DNA提取 实验三、紫外吸收法测定核酸浓度与纯度 实验四、水平式琼脂糖凝胶电泳法检测DNA 实验五、质粒DNA酶切及琼脂糖电泳分析鉴定 实验六、植物基因组DNA提取、定量、酶切及电泳分析实验八、植物RNA提取及纯化 二、目的基因获取
实验七、聚合酶链式反应（PCR）技术体外扩增DNA 实验九、RT-PCR扩增目的基因cDNA 三、目的基因的克隆和表达 实验十、质粒载体和外源DNA的连接反应 实验十一、感受态细胞的制备及转化 实验十二、克隆的筛选和快速鉴定 实验十三、DNA分析——Southern杂交 实验一细菌的培养 一、目的 学习细菌的培养方法及培养基的配置。 二、原理 在基因工程实验和分子生物学实验中，细菌是不可缺少的实验材料。质粒的保存、增殖和转化；基因文库的建立等都离不开细菌。特别是常用的大肠杆菌。 大肠杆菌是含有长约3000kb的环状染色体的棒状细胞。它能在仅含碳水化合物和提供氮、磷和微量元素的无机盐的培养基上快速生长。当大肠杆菌在培养基中培养时，其开始裂殖前，先进入一个滞后期。然后进入对数生长期，以20~30min复制一代的速度增殖。最后，当培养基中的营养成分和氧耗尽或当培养基中废物的含量达到抑制细菌的快速生长的浓度时，菌体密度就达到一个比较恒定的值，这一时期叫做细菌生长的饱和期。此时菌体密度可达到 1×109~2×109/mL。 培养基可以是固体的培养基，也可以是液体培养基。实验室中最常用的是LB培养 基。 三、实验材料、试剂与主要仪器 （一）实验材料 大肠杆菌 （二）试剂 1、胰蛋白胨 2、酵母提取物
Chapter 1: Genomes, Transcriptomes and Proteomes 1. 概述 基因组（Genome）：指生物的整套染色体所含有的全部DNA或RNA 序列。基因组是地球上每一物种具有的生物学信息的存储库。 基因组学（Genomics）：指研究生物的整个基因组，涉及基因组作图、测序和功能分析的一门学科。 基因组所包含的生物信息的利用需要酶及其他参与基因组表达过程中一系列复杂生化反应的蛋白质的协同活性。 基因组表达的最初产物是转录组，即那些含有细胞在特定时间所需生物信息、编码蛋白质的基因衍生而来的RNA分子的集合。转录组由转录过程来维持。 基因组表达的第二个产物是蛋白质组，即细胞中那些决定细胞能够进行生化反应的所有蛋白质组分。这是通过翻译过程来完成的。 2.1 Genes are made of DNA 奥地利神父孟德尔1865年根据7个碗豆性状的实验提出了遗传因子假说，认为每个性状由遗传因子控制，并提出了遗传因子的分离与自由组合两大遗传规律。 证明基因由核酸 (DNA或RNA) 组成的3个著名实验： ①肺炎双球菌的转化试验；DNA是遗传物质 ②噬菌体感染实验；只有DNA是联系亲代和子代的物质 ③烟草花叶病毒的感染实验。RNA也是遗传物质 2.2 The structure of DNA A. Nucleotides and polynucleotides B. The model of double helix DNA 晶体X射线衍射图谱?为揭示DNA分子的二级结构提供了重要实验证据 a. Watson and Crick (1953) 提出的 DNA双螺旋结构模型： "?DNA分子通常以右手双螺旋形式存在，两条核苷酸链反向平行，且互为互补链。 "?戊糖－磷酸骨架在分子的外铡，在分子表面形成大沟和小沟，碱基堆积于螺旋内部。 "?碱基间通过氢键相互连接，A 和T 以2个氢键配对， G和C 以3个氢键配对。"?螺旋中相邻碱基间相隔0.34nm ，每10个碱基对螺旋上升一圈，螺距为 3.4nm ，直径为2.37 nm 。 b. DNA双螺旋结构的稳定力： ??碱基间形成的氢键/ ??相邻碱基间的疏水堆积力/ ??碱基相互作用的范德华力 尽管氢键使得双链中的碱基间的配对具有特异性（只有互补的两条链之间才能形成DNA双链），但其对于双螺旋的总体上的稳定性并无太大贡献。 核酸分子的稳定性的根源在于碱基对之间的疏水堆积力。作为芳香族化合物，
分子遗传学试题(2003年) 一、名词解释 1．持家基因：在哺乳动物各类不同的细胞中均有相同的一组基因在表达，这组基因数目在10000左右，它们的功能对于每个细胞都是必需的，这组基因叫做持家基因。 2．DNA指纹： 3．剪接体： 4．操纵子：又称操纵元，是原核生物基因表达和调控的一个完整单元，其中包括结构基因、调节基因、操作子和启动子。 5．S-D序列： 6．内含子：在原初转录物中通过RNA拼接反应而被去除的RNA序列或基因中与这段序列相应的DNA序列。有些基因的内含子可以编码蛋白质(RNA成熟酶或转座酶)。 7．AP位点： 8．基因簇： 9．冈崎片段： 10．Alu序列：Alu族序列大约有300000个，平均每6kbDNA就有一个。每个长度约300bp，在其第170位置附近都有AGCT这样的序列，可被限制性内切酶AluⅠ所切割(AG↓CT)。11．核酶： 12．琥珀突变： 13．弱化子： 14．同功tRNA：携带氨基酸相同而反密码子不同的一族tRNA称为同功tRNA。 15．颠换：由一个嘌呤碱基变为一个嘧啶碱基或由一个嘧啶碱基变为一个嘌呤碱基的突变，就做颠换。 16．核小体： 17．拟基因： 18．增变基因：研究发现有一些基因的突变可以大大提高整个基因组其它基因的突变率，这些基因被称为增变基因。 19．异源双链体：是指重组DNA分子两条链不完全互补的区域。 二、问答题： 1．简述snRNA的生物学功能 2．真核mRNA和原核mRNA在结构上有何区别 3．真核生物体内的重复序列有哪几种类型？有何生物学意义？在分子研究中有何应用？4．病毒8s(+)RNA复制的表达特点 5．以乳糖操纵子为例，说明正调控和负调控的作用 分子遗传学试题(2002年) 一、名词解释 1．拓扑异构酶(topoisomerase)：催化DNA拓扑异构体相互转化的酶，有Ⅰ、Ⅱ两类，Ⅰ类使一条链产生切口，Ⅱ类使两条链都产生缺口，Ⅱ使DNA超螺旋化，Ⅰ使DNA松驰化。2．同裂酶(Isoschizomer):能识别和切割同样的核苷酸靶序列的不同内切酶。 3．卫星DNA(Satellite-DNA):DNA碱基的高度重复序列，用CsCl密度梯度离心时，在高峰外有几个小峰处于不同密度位置，长度为2～10bp，可 4．接酶(ribozyme):具有催化活性的RNA，如L19，有些只作用于，有些可作用于。5．同功tRNA(isoacceptor):由于简并性原理，一个aa可有不同的密码子，也就不同的6．冈崎片段：DNA复制过程中后随链方向的3-5端DNA合成
分子遗传学复习题 1.名词解释： DNA甲基化（DNA methylation）:是指由DNA甲基化转移酶介导，催化甲基基团从S-腺苷甲硫氨酸向胞嘧啶的C-5位点转移的过程。 ENCODE计划(The Encyclopedia of DNA Elements Project)：即“DNA元件百科全书计划”，简称ENCODE计划，是在完成人类基因组全序列测定后的2003年9月由美国国立人类基因组研究所（National Human Genome Research Institute，NHGRI）组织的又一个重大的国际合作计划，其目的是解码基因组的蓝图，鉴定人类基因组中已知的和还不知功能的多个物种的保守序列等在内的所有功能元件。ENCODE计划的实施分为3个阶段：试点阶段（a pilot phase）、技术发展阶段（a technology development phase）和生产阶段（a producttion phase）。 gRNA (guide RNA)：既指导”RNA(gRNA，guide RNA)，能通过正常的碱基配对途径，或通过G—U配对方式与mRNA上的互补序列配对，指导编辑的进行。 GT--AG规律（GT-AG rule）：真核生物所有编码蛋白质的结构基因，其RNA前体在内含子和外显子交界处有两个较短的保守序列，内含子的左端均为GT，右端均为AG，此规律称GT-AG规律。 miRNA：即小RNA，长度为22nt左右，5′端为磷酸基团、3′端为羟基。miRNA广泛存在于真核生物中，不具有开放阅读框架，不编码蛋白质，其基因的转录产物是发夹状结构，在RNaseⅢ酶切后以双链形式存在，是近几年在真核生物中发现的一类具有调控功能的非编码RNA，它们主要参与基因转录后水平的调控。 RNA编辑(RNA editing) :是指通过碱基修饰、核苷酸插入或删除以及核苷酸替换等方式改变RNA的碱基序列的转录后修饰方式。 RNA诱导的沉默复合体（RNA Induced Silencing Complex，RISC）：与siRNA结合后可识别并切断mRNA。 RNA指导的DNA甲基化（RNA Directed DNA Methylation RDDM）：活性RISC进入核内，指导基因发生DNA的甲基化。 密码子摆动假说（wobble hypothesis）：密码子的第1，2位核苷酸（5’→3’）与反密码子的第2，3核苷酸正常配对；密码子的的第3位与反密码子的第1位配对并不严谨，当反密码子的第1位为U时可识别密码子第3位的A或G，而G则可识别U或C，I（次黄嘌呤）可识别U或C或A。 比较基因组学（comparative genomics）：是一门通过运用数理理论和相应计算机程序，对不同物种的基因组进行比较分析来研究基因组大小和基因数量、基因排列顺序、编码序列与非编码序列的长度、数量及特征以及物种进化关系等生物学问题的学科。 表观遗传变异（epigenetic variation）:基因的碱基序列未发生改变，而是由于DNA甲基化，组蛋白的乙酰化和RNA编辑等修饰导致基因活性发生了变化，使基因决定的表型发生变化，且可遗传少数世代，但这种变化是可逆的。 超基因家族（supergene family）：是DNA序列相似，但功能不一定相关的若干个单拷贝基因或若干组基因家族的总称。 沉默子（silencer）：一种转录负调控元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。特点很象增强子，但不增强转录，而是减弱转录，故称负增强子。 代谢组学(metabolomics)：是对某一生物或细胞在一特定生理时期内所有低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新学科。 端粒(telomere)：是由独特的DNA序列及相关蛋白质组成的线性真核染色体的末端结构，它具有防止末端基因降解、染色体末端间的粘连和稳定染色体末端及其精确复制等功能。
1.分子遗传学:是研究遗传信息大分子的结构和功能的科学。它依据物理、化学的原理来解 释生命遗传现象，并在分子水平上研究遗传机制及遗传物质对代谢过程的调控。 2. 分子遗传学研究对象：从基因到表型的一切细胞内与遗变异有关的分子事件。不仅仅包括中心法则中从DNA到蛋白质的过程。 分子遗传学研究内容：遗传信息大分子在生命系统中的储存、复制、表达及调控过程。 分子遗传学研究目标：明确遗传信息大分子对生物表型形成的作用机制。 第二章基因 1.从遗传学史的角度看，基因概念大致分以下几个阶段： 泛基因（或前基因）→孟德尔（遗传因子） →摩尔根（基因）：基因是功能单位（决定性状），基因是突变单位（基因是突变的最小结构），交换单位(交换的最小结构)三位一体的组合。 →顺反子：在一个等位基因内部发生两个以上位点的突变，如两个突变位点位于同一染色体上，为顺式结构，生物个体表现为野生型；突变位点分别位于两个同源染色体上，为反式结构，生物个体表现为突变型。即其顺式和反式结构的表型效应是不同的。一个具有顺反效应的DNA片段就是一个顺反子，代表一个基因。（或者具有顺反效应的DNA片段就是一个基因） （基因内部这些不同位点之间还可以发生交换和重组：一个基因不是一个突变单位，也不是一个重组单位） →操纵子：基因是一个转录单位，是一个以不同来源的外显子为构件的嵌合体,处于沉默的DNA介质（内含子）中 →现代基因 2.鉴定基因的5个标准 1）基因具有开放性阅读框ORF。 2）基因往往具有一定的序列特征。 3）基因序列具有一定的保守特性。 4）基因能够进行转录。 5）通过基因失活产生的功能改变鉴定基因。（能排除假基因的干扰） 3.蛋白质基因：能够自我复制的蛋白质病毒因子。 朊病毒：一类不含核酸而仅由蛋白质构成的可自我复制并具有感染性的因子。 4.基因组印记(genomic imprinting)：由于一些可遗传的修饰作用（如DNA、组蛋白甲基化作用）控制着亲本中某个单一的等位印记基因活性，从而导致个体在发育上的功能差异，使个体具有不同的性状特征。 5.印记基因（imprinted gene）：表达特性取决于它们是在父源染色体上还是在母源染色体上的等位基因。 6.组蛋白上的共价键修饰：包括甲基化、乙酰化、磷酸化等在组蛋白上以组合形式。这些修饰的组合能改变染色质的结构，进而影响基因的表达。属于一种表观遗传学现象(epigenetics )。 7.组蛋白密码含义： 1）组蛋白末端不同的修饰作用将诱导与染色质相连蛋白之间的相互亲和力。 2）一个核小体中同一末端的修饰可能是相互依赖的，产生不同组合。 3）染色质高级结构的不同性质极大地依赖于具有不同修饰的核小体共价修饰的局部浓度和
中国科学院遗传与发育生物学研究所博士研究生入学考试分子遗传学2003年 一、今年是DNA双螺旋模型发表五十周年。请回答以下问题（20分）： 1、在双链DNA分子中A+T/G+C是否等于A+C/G+T ？（4分） 2、DNA双链的两条链中是否含有相同的遗传信息？为什么？（4分） 3、大肠杆菌的基因组DNA的长度约为1100微米。请根据DNA模型估计其基因组的碱基对数目。（4分） 4、如果两种生物基因组DNA在四种碱基的比率上有显著差异，那么预期在它们编码的tRNA、rRNA和mRNA上是否也会在四种碱基的比率上呈现同样的差异？（8分） 二、在一牛群中，外观正常的双亲产生一头矮生的雄犊。请你提出可能导致这种矮生的各种原因，并根据每种原因提出相应的调查研究的提纲（注意整个调查研究工作必须在两个月内完成）。（20分） 三、请给出以下6种分子标记的中文全称、定义、检测方法及其在遗传分析中的特征。（20分） RFLP , microsatellite , STR , SSLP , SNP , InDeL . 四、在普通遗传学中，非等位基因间的相互作用有哪几种？请举例说明其中的两种相互作用？请从分子遗传学和分子生物学的角度对非等位基因间的相互作用的分子机制进行阐述，并举例说明。（20分） 五、有哪些诱变剂可以诱发基因突变？基于突变被辨认的方法，可以将突变分为哪几种类型？哪些类型的突变对功能基因组的研究最有意义？为什么？对一个已完成基因组测序的真核生物，如何构建一个突变体库，以揭示基因组中预测基因的功能？（20分） 中国科学院遗传与发育生物学研究所博士研究生入学考试分子遗传学2002 年 注：1、A卷考生必须回答下列5题，每题20分。 B、卷考生任选四题回答，每题25分。 一、请举出细胞中的各种RNA分子的名称、特征和功能。如何从RNA出发开展功能基因组的研究。 二、真和生物的基因表达控制（control of gene expression）和信号传导（signal transduction）有密切的关系，请举出一个你熟悉的例子分别说明这两个概念的含义及其联系。 三、目前已经有一些现成的软件用来预测基因组全序列中的基因。为了设计这些软件，你觉得哪些关于基因和基因组的分子遗传学知识是必须的？请说明理由。 四、在真核生物中转座子可以分为几种类型？请分述每种类型的结构和特征。如何利用转座子进行分子遗传学的研究和功能基因组的研究。 五、自从克隆的多利羊诞生以来，报界经常传播所谓克隆动物的缺陷，有一种说法是克隆动物会早衰，有人推测早衰的原因可能是：（1）被克隆的体细胞核的染色体端粒变短或（2）被克隆的体细胞核的基因表达程序已经处在发育上成熟的阶段。现在请你从染色体DNA复制的角度作支持第（1）种可能的阐述，并从基因表达调控的角度做反对第（2）中可能的阐述。 中国科学院遗传与发育生物学研究所博士研究生入学考试分子遗传学2001 年 （A卷考生必须回答下列五题，每题20分；B卷考生任选四题回答，每题25分）
RNA 的3种剪接方式 内含子从mRNA前体中移走的过程称为RNA剪接。 RNA 的3种剪接方式分别是： 自我剪接内含子(Ⅰ型和Ⅱ型):能够自发地进行剪接，分为Ⅰ型内含子和Ⅱ型内含子两个亚类。Ⅰ型内含子：四膜虫35S rRNA前体的剪接反应是Ⅰ型的典型代表，特点是需要鸟苷 参与；Ⅱ型内含子：不需要鸟苷参与，而由其自身结构决定，特点是形成套索内含子。 蛋白质(酶)参与剪接的内含子（tRNA)：主要在tRNA前体中发现。tRNA前体在内切酶作 用下，把发夹形的内含子切除，然后在连接酶的作用下，连接形成成熟的tRNA。 糖核蛋白体（snRNP）参与剪接的内含子：存在于绝大多数真核细胞的蛋白质基因中。在 真核生物的细胞核中，含有大量的小分子RNA，在天然状态下，以核糖核蛋白粒子形式存在，称为snRNP。参与剪接反应的snRNP至少有5种：U1、U2、U5和U4/U6。 U1结合于内含子的5’端； U2结合到内含子的分支点上； U5结合到内含子的3’端，U4/U6结合于U5； U1和U2结合，形成套索RNA结构； U4释放，内含子左侧切断，5’外显子作为独立片段释放； 内含子的3’剪接点切断，形成套索内含子，游离出来； 5’外显子和3’外显子连接形成成熟mRNA。 RNA编辑 一种依赖于特异编辑酶对基因编码的mRNA进行重新修饰的过程，包括对核苷酸进行添加、删除或修饰，从而可能改变了开放阅读框，产生了新的终止密码子或起始密码子，翻译出 氨基酸序列不同的多种蛋白质。 分为两类：一是单碱基的突变；二是碱基的缺失和添加。如U插入/删除；C→U替换；A →I替换；C插入；G插入。 机制： RNA编辑是由3’-5’方向进行，gRNA-Ⅰ的5’端与前体mRNA的未编辑的mRNA的一小段 锚定序列互补，形成短的（10-15bp）锚定双螺旋；
分子遗传学作业 利用分子遗传学方法举例说明一般分子生物实验遗传研究的基本操作流程 教师：张老师
利用分子遗传学方法举例说明一般分子生物实验遗传研究的基本操作流程 一，分子遗传学 分子遗传学(molecular genetics)是指在分子水平上研究基因的结构与功能，以及遗传信息传递的学科。包括DNA的复制、RNA 的复制和转录、翻译以及其调控等。主要由正向遗传与反向遗传构成。其中正向遗传是指通过生物个体或细胞的基因组的自发突变或人工诱变，寻找相关的表型或性状改变，然后从这些特定性状变化的个体或细胞中找到对应的突变基因，并揭示其功能。例如遗传病基因的克隆。反向遗传学是指人们首先是改变某个特定的基因或蛋白质，然后再去寻找有关的表型变化。例如基因剔除技术或转基因研究。简单地说，正向遗传学是从表型变化研究基因变化，反向遗传学则是从基因变化研究表型变化。 二，突变体的筛选 简单的说是指通过特定选择性培养基（抗穗发芽培养基）培养植株然后选择出抗穗发芽突变体植株，让其继续生长繁殖，收取种子的过程。 三，遗传分析 简单的说是指将上述与筛选得到的抗穗发芽植株进行农艺性状的调查（株高，小穗数调查等）然后进行数据的处理级关联分析。 四，遗传群体的构建 简单的说是选取上诉抗穗发芽材料和一个极为相反的材料也就是极端材料杂交得到F1，然后将其自交得到F2群体即分离群体，或者让其自交5-6代得到高代群体即近等基因系群体。 五，遗传图谱的构建
简单的说利用一定的杂交方法（如;早期单倍体杂交发，表形分 析法，细胞学分析法）和分子生物学分析法（如，RFLP、AFLP、RAPD、STS、SNP、EST、SSR标记方法等）将基因定位在定的特定的 染色体区段上的过程。 六，图位克隆 图位克隆(Map - based cloning) 又称定位克隆(positional cloning) 1986 年首先由剑桥大学的Alan coulson 提出,用该方法 分离基因是根据目的基因在染色体上的位置进行的,无需预先知道基 因的DNA顺序,也无需预先知道其表达产物的有关信息,但应有以下 两方面的基本情况:一是有一个根据目的基因的有无建立起来的遗传 分离群体,如F、DH、BC、RI 等。二是开展以下几项工作:1) 首先 找到与目标基因紧密连锁的分子标记;2)用遗传作图和物理作图将目 标基因定位在染色体的特定位置;3) 构建含有大插入片段的基因组 文库(BAC库或YAC);4)以与目标基因连锁的分子标记为探针筛选基 因组文库;5) 用获得阳性克隆构建目的基因区域的跨叠群;6) 通过 染色体步行、登陆或跳跃获得含有目标基因的大片段克隆;7) 通过 亚克隆获得含有目的基因的小片段克隆;8) 通过遗传转化和功能互 补验证最终确定目标基因的碱基序列。其原理是根据功能基因在基 因组中都有相对稳定的基因座，再利用分子标记技术对目的基因进 行精确定位的基础上，用与目的基因紧密连锁的分子标记筛选DNA 文库，从而构建目的基因区域的物理图谱，再利用此物理图谱通过 染色体步移逐步逼近目的基因或通过染色体登陆的方法，最终克隆 目的基因并通过遗传转化实验可以研究目的基因的功能。 七，基因功能的分析 简单的说是借助于生物信息学的方法（如BLAST,GOFigure等）、生物学实验手段的方法（如：基因失活是功能分析的主要手段，转 座子突变库的构建，内含子的归巢突变，基因的超表达用于基因功 能的检测。反义RNA功能和人工合成构建反义RNA等。）和某些特 殊方法（如：噬菌体展示,酵母双杂交，开放阅读框序列标签等）用 已知功能的基因找出未知功能基因的分析方法。